孙茂雪

摘 要 以人教版《必修1·分子与细胞》第四章“光合作用”一节为例，探讨如何基于思维的可视化提升学生的学习力。

关键词 思维可视化 学习力 生物学教学

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

文件编号： 1003 - 7586（2016）11 - 0005 - 03

学生发展核心素养主要指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。“围绕核心素养，发展学生学习力”将被设定为“后课改时代”的核心目标，在知识以加速度更新的时代，要拥有可持续发展能力，“学力”当然要比“学历”更重要！帮助学生在学习过程中获取这种比“学会多少知识”更为重要的能力的方法很多，思维可视化就是其中的一种方法。

思维可视化概念是由华东师范大学现代教育技术研究所思维可视化教学实验中心刘濯源主任首先提出，“思维可视化”是指运用一系列图示技术把本来不可视的思维（包括思考方法和思考路径）呈现出来，使其清晰可见的过程。“被可视化的思维”更有利于理解和记忆，因此可以有效提高信息加工及信息传递的效能。学习力是把知识资源转化为知识资本的能力，是指接受新知识、新信息并用所接受的知识和信息分析问题、认识问题、解决问题的智力，主要包括感知力、记忆力、思维力、想象力等。笔者将以人教版《必修1·分子与细胞》第四章“光合作用”一节为例，探讨如何基于思维的可视化提升学生的学习力。

1 建构模块思维导图，培养学生的学科观念

生物学知识的前后内容具有连续性、逻辑性，整个知识结构相对系统和完善，但学生对于生物学的认知结构是在经过自我内化后才形成的，其知识结构可能没有一定的逻辑性和条理性。为了让学生理解每个模块所呈现的学习材料的逻辑结构和内在联系，在每个模块学习前，教师可让学生根据教材目录绘制思维导图。在此基础上，教师着重强调章与章之间的内在联系，从整体上理解每个模块内容，以帮助学生理解知识之间的相关联系。以人教版《必修1·分子与细胞》为例，该模块是以“细胞是基本的生命系统”为主线构建知识体系的，学生根据教材目录可绘制如图1思维导图。

在开始第四章“细胞的能量供应和利用”学习之前，把上述思维导图再次呈现，这样可以让学生不断强化该模块的知识结构，定期提醒学生及时将所学的内容纳入该模块中，以此构建更大的知识组织构架，形成一个总体的知识结构。

2 建构章节结构图，提升学生的学习效能

在进行章节学习之前，教师让学生根据本章节目录，分析本章教材各节的内在逻辑联系，简要画出本章节知识的结构图，如图2所示。

本章是贯穿全书的主线，前几章探讨了细胞这个生命系统的物质基础、结构基础、同外界的物质交换，本章探讨细胞这个生命系统能量的供应和利用。后续章（第六章）探讨细胞这个生命系统的发展变化规律。本章的逻辑起点是细胞生命系统的维持需要从外界输入能量；中心问题是外界能量如何输入细胞及如何被细胞所利用。当本章学习结束后，在学生自主、小组合作或教师引导下绘制本章较为复杂的知识结构图（图3）。

在章节学习中，虽然各节具体内容不同，但都围绕一个主题，知识结构化有利于知识的巩固和记忆。因为当一个信息被联系到了一个较大的网络上时，就会有更多的回忆路径，从而比较容易得到恢复；网络的结构愈好，所需记忆的信息就愈少，因为对个别部分的记忆可以来自对整个网络的记忆。

3 建构图群让新知识在原有知识上生长，培养学生的生命观念

“光合作用”一节在整个第四章“细胞的能量供应和利用”乃至整个高中教材中都处于重要地位。有关光合作用的知识是整个高中教学的难点和重点。学生在初中生物课中已学习过有关光合作用的知识，在生活实践中也对光合作用有所了解。在“分子与细胞”模块的前几章，学生已学习了与光合作用相关的细胞结构（叶绿体）和物质（ATP、酶）等。在教学过程中，教师要为学生的学习提供必要的指导和知识铺垫。在学习光合作用一节开始时，教师可呈现如图4、图5从宏观到微观、变抽象为具像的一组图片促进学生建立细胞结构与功能相统一，生物体部分和整体相统一的生物学科核心素养的“生命观”。这样学生已有的正确知识就会被学生顺利提取，可以显著提高对原有知识的激活和应用。

就学习而言，学生不断地将新学习的知识联系到头脑中原有的知识图式之中，利用原有的图式对新知识进行组合，使其与原有图式发生联系，以便对新知识进行理解。把新知识与学生原有图式进行联系的过程，就是学生理解知识的过程。新知识一旦与学习者头脑中原有的知识联系起来，有意义学习就发生了，学生理解了新的知识，包含新知识的图式更新了原有的图式。从学习的一般过程看，学习是新的学习内容与学生原有认知结构相互作用，形成新的认知结构的过程。已有的知识结构基础影响着后续的学习。

4 构建概念模型突破学习重难点，培养学生的理性思维

在生物学教学中，微观、复杂的内容会给学生和教师带来一定的困难。在生物学研究中，由于种种原因，不能直接对研究对象进行实验时，可以用模型代替研究对象来进行实验。高中生物的概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型。如对真核细胞结构共同特征的文字描述、光合作用过程中物质和能量的变化的解释、达尔文的自然选择学说的解释模型等。

教材中光合作用的过程是本节的重点内容，也是本节的难点。在光合作用光反应与暗反应教学时，因为都涉及到较为枯燥的、抽象的化学反应过程，教师可带着学生构建概念模型突破“光合作用的过程”这一学习重难点。在学习光合作用的过程中，先让学生画出叶绿体的亚显微结构模式图，并标出结构名称及色素和酶分布的场所。然后，让学生阅读教材中有关光合作用过程的文字部分，用化学简式分别写出光反应、暗反应的物质变化，用文字和箭头写出光反应、暗反应的能量转换，通过小组合作，进行完善，并分别画出光反应与暗反应的概念图。在清楚光合作用光反应与暗反应的过程后，教师应把重点放在光反应与暗反应的区别和联系上，可利用表格的形式让学生分析讨论。然后，引导让学生构建光合作用总过程的概念图6。

教师引导学生利用构建生物概念模型对相关知识进行有效的理解和分析，学生可将光合作用的抽象过程具像化，将复杂的光合作用的过程化整为零，“亲眼看到”物质和能量的微观变化，有利于降低学生学习的难度，提高学习的效能，养成透过现象看本质的良好思维品质。同时，建立起细胞生活中物质和能量变化的统一观，有助于辩证唯物主义自然观的形成。由于模型的构建首先是在大脑中形成的对生物问题的一种映射，然后通过实物或者图表等直观形式表现出来。所以经过一定训练后，学生完全可以靠自己的思维建立模型并通过模型，解释和解决实际问题。教师应该给予学生足够的时间和空间进行自主学习，并鼓励学生之间进行合作和交流。通过合作交流，学生能够从中取长补短，从不同的角度理解思考问题，相互启发，共同进步，营造起求真务实、独立思考的学习氛围。教师在构建模型教学中应该承担起引导者的角色，努力开发学生建模的积极性，培养学生建模学习能力。通过高中生物构建模型教学方法可以有效的提高学生自主探索、自主学习的能力，帮助学生形成解决科学问题的思维模式，有效地培养学生的理性思维。